DE9307781U1 - Drive device for a sliding closure on a container containing molten metal - Google Patents
Drive device for a sliding closure on a container containing molten metalInfo
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Description
Antriebseinrichtunefür einen Schiebeverschluss an einem Metallschmelze enthaltenden BehälterDrive device for a sliding closure on a container containing molten metal
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Schiebeverschluss an einem Metallschmelze enthaltenden Behälter, bestehend aus einem Antrieb, einer Schubstange des im Schiebeverschluss angeordneten Schiebers, sowie aus mindestens ein am Behälter drehbar lagernden Umlenkelement, welches die Schubstange mit dem Antrieb verbindet.The invention relates to a drive device for a sliding closure on a container containing molten metal, consisting of a drive, a push rod of the slide arranged in the sliding closure, and at least one deflection element rotatably mounted on the container, which connects the push rod to the drive.
Bei einer gattungsgemässen Antriebseinrichtung nach der EP-Al 0 047 538 zum Öffnen oder Schliessen eines Schiebeverschlusses ist seitlich am Behälter ein von Hand betätigbarer Antrieb vorgesehen, vermittels dem über ein Gestänge eine senkrecht nach unten bewirkte Bewegung In a generic drive device according to EP-Al 0 047 538 for opening or closing a sliding closure, a manually operated drive is provided on the side of the container, by means of which a vertical downward movement is effected via a rod.
iiber ein einfaches Hebelsystem in eine horizontale Bewegung auf die Schubstange eines Schiebers umgelenkt und übertragen wird. Das Hebelsystem weist dabei einen Winkelhebel auf, der annähernd in seiner Mitte drehbar an einer Pfanne gelagert ist und an seinem einen Ende an eine vertikale während an seinem anderen Ende an eine horizontale Stange angelenkt ist. Wenn nun von Hand über ein Reduktionsgetriebe eine Bewegung auf die vertikale Stange ausgeübt wird, so dreht sich der Winkelhebel und nachfolgend die Schubstange und der im Schiebeverschluss hin- und herbewegbare Schieber. Da der Winkelhebel bei der Verbindungsstelle mit der Schubstange sich kreisförmig bewegt, ist zwischen der nur horizontal bewegbaren Schubstange und dem Winkelhebel ein Pleuel vorgesehen, der gelenkig am Winkelhebel und an der Schubstange gelagert ist. Nachteilig bei diesem Hebelsystem sind die relativ grossen Querkräfte, die vom Winkelhebel auf die Schubstange wirken. Diese bedingen einerseits, dass die Schubstange in einer massiven Lagerung gehalten ist und andererseits hat die Praxis immer wieder gezeigt, dass trotz stabiler Lagerungen solche Querkräfte dazu führen können, dass Verklemmungen der Schubstangen oder starke Abnützungen solcher Lagerungen auftreten. Bei grossen Schiebeverschlüssen werden als Antrieb üblicherweise hydraulische Kolben/Zylinder-Einheiten verwendet, bei denen selbstverständlicherweise noch erheblich grössere Querkräfte auf die Schubstange des Schiebers übertragen werden und damit Verklemmungen oder Lagerabnützungen noch viel eher auftreten.is diverted and transmitted to the push rod of a slide via a simple lever system in a horizontal movement. The lever system has an angle lever that is mounted on a pan in a rotatable manner approximately in its middle and is hinged at one end to a vertical rod and at the other end to a horizontal rod. If a movement is now exerted on the vertical rod by hand via a reduction gear, the angle lever rotates and subsequently the push rod and the slide that can be moved back and forth in the sliding lock. Since the angle lever moves in a circle at the connection point with the push rod, a connecting rod is provided between the push rod, which can only be moved horizontally, and the angle lever, which is hinged to the angle lever and the push rod. The disadvantage of this lever system is the relatively large transverse forces that act from the angle lever on the push rod. On the one hand, these require that the push rod is held in a solid bearing and, on the other hand, practice has shown time and again that, despite stable bearings, such transverse forces can lead to jamming of the push rods or severe wear of such bearings. For large sliding closures, hydraulic piston/cylinder units are usually used as drives, which of course transmit considerably greater transverse forces to the push rod of the slide, making jamming or bearing wear much more likely to occur.
Der vorliegenden Erfindung wurde daher die Aufgabe zugrundegelegt, eine Antriebseinrichtung der genannten Gattung derart zu gestalten, dass mit einfachen technischen Mitteln solche auf die Schubstange wirkende Querkräfte annähernd eliminiert und damit Betriebsstörungen erheblich reduziert werden können.The present invention was therefore based on the object of designing a drive device of the type mentioned in such a way that such transverse forces acting on the push rod can be almost eliminated using simple technical means and thus operational disruptions can be significantly reduced.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass für die Schubstange des Schiebeverschlusses ein annähernd an deren Ende angreifendes Führungsorgan vorgesehen ist, mit welchem diese Schubstange über den gesamten Hub gehalten ist Hauptsächlich im Bereich der voll ausgefahrenen Schubstange entstehen in der im Schiebeverschluss vorgesehenen Schubstangenlagerung die grössten Momente, die durch diese Querkräfte verursacht werden. Mit der obgenannten Lösung lassen sich diese Querkräfte und damit die auf die Lagerung im Schiebeverschluss wirkenden Momente auf ein Minimum reduzieren und man erreicht aufgrund dessen eine bedeutend höhere Haltbarkeit der Schubstangenlagerung und diese kann im Verhältnis überdies kleiner dimensioniert sein als bekannte Ausführungen oder sogar ganz weggelassen werden.The object is achieved according to the invention in that a guide element is provided for the push rod of the sliding lock, which engages approximately at its end and with which this push rod is held over the entire stroke. The greatest moments caused by these transverse forces arise mainly in the area of the fully extended push rod in the push rod bearing provided in the sliding lock. With the above-mentioned solution, these transverse forces and thus the moments acting on the bearing in the sliding lock can be reduced to a minimum and, as a result, a significantly higher durability of the push rod bearing is achieved and this can also be dimensioned relatively smaller than known designs or even omitted entirely.
Das die Schubstange des Schiebeverschlusses tragende Führungsorgan ist vorteilhaft unabhängig vom Schiebeverschluss am Behälter befestigt. Bis anhin musste ein Schiebeverschluss, der mit einem seitlich am Behälter angeordneten Antrieb oder aber mit einem direkt an der SchubstangeThe guide element carrying the push rod of the sliding closure is advantageously attached to the container independently of the sliding closure. Until now, a sliding closure that was fitted with a drive on the side of the container or with a drive directly attached to the push rod
anschliessenden Antrieb verwendet wurde, mit einem jeweils unterschiedlichen Gehäuse ausgestattet werden. Bei einem Schiebeverschluss mit der erfindungsgemässen Antriebseinrichtung kann aufgrund der genannten unabhängigen Befestigung des Führungsorganes und aufgrund der Tatsache, dass keine spezielle Schubstangen-Lagerung erforderlich ist, ein einheitliches Gehäuse für beide Anwendungen benutzt werden. Dadurch ergeben sich Kosteneinsparungen und Vereinfachungen in Produktionsabläufen, Lagerungen und anderem.subsequent drive was used, can be equipped with a different housing. In the case of a sliding lock with the drive device according to the invention, a uniform housing can be used for both applications due to the above-mentioned independent fastening of the guide element and due to the fact that no special push rod bearing is required. This results in cost savings and simplifications in production processes, storage and other things.
Das Führungsorgan setzt sich vorzugsweise aus einem Lenkhebel und einem Verbindungshebel zusammen, wobei der Lenkhebel am einen Ende drehbar am Schubstangenende, dessen anderes Ende am zweiten Hebel und letzterer am Behälter drehbar gelagert ist. Zudem weist der Lenkhebel vorteilhaft annähernd in seiner Mitte eine Längsnut auf, in die ein am Behälter fixierter Zapfen eingreift, um den sich der Lenkhebel dreht und sich zudem gleichzeitig in seiner Längsrichtung verschiebt. Dieses einfache Führungsorgan führt die Schubstange von Endposition zu Endposition und absorbiert damit die vom Umlenkelement auf letztere wirkenden Querkräfte und ermöglicht eine bedeutend günstigere Kräfteverteilung dieser Antriebseinrichtung.The guide element preferably consists of a steering lever and a connecting lever, with the steering lever being rotatably mounted at one end on the push rod end, the other end on the second lever and the latter on the container. In addition, the steering lever advantageously has a longitudinal groove approximately in its middle, into which a pin fixed to the container engages, around which the steering lever rotates and at the same time moves in its longitudinal direction. This simple guide element guides the push rod from end position to end position and thus absorbs the transverse forces acting on the latter from the deflection element and enables a significantly more favorable distribution of forces in this drive device.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Führungsorganes besteht dieses aus einer am Behälter befestigten Führungsschiene mit einer Längsnut, in welcher eine quere Achse der Schubstange des Schiebeverschlusses eingreift.In a further advantageous embodiment of a guide element, this consists of a guide rail attached to the container with a longitudinal groove in which a transverse axis of the push rod of the sliding closure engages.
Ausführungsbeispiele sowie weitere Vorteile der Erfindung sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:Embodiments and further advantages of the invention are explained in more detail below using schematic drawings. It shows:
Fig.l eine erfindungsgemässe Antriebseinrichtung in Ansicht sowie einen Schiebeverschluss und einen Behälter in teilweisem Längsschnitt,Fig.l shows a drive device according to the invention in view as well as a sliding closure and a container in partial longitudinal section,
Fig.2 einen Querschnitt der Antriebseinrichtung nach den Linien H-II der Fig. 1 und
Fig.3 eine andere Variante einer Antriebseinrichtung in Ansicht sowie wiederum den
dazugehörigen Schiebeverschluss und Behälter in teilweisem Längsschnitt.Fig.2 a cross-section of the drive device along the lines H-II of Fig. 1 and
Fig.3 another variant of a drive device in view as well as the associated sliding closure and container in partial longitudinal section.
Fig.l zeigt einen teilweise dargestellten Behälter 10, bei dem es sich üblicherweise um eine in Stahlwerken eingesetzte Pfanne handelt. Dieser die flüssige Stahlschmelze enthaltende Behälter 10 hat eine äussere aus Stahlblech bestehende Wandung 12 sowie eine innere feuerfeste Auskleidung 11. In seinem Ausguss 14 ist ein handelsüblicher feuerfester Lochstein 13 eingesetzt und daran ein Schiebeverschluss 15 zum regulierten Abgiessen der Stahlschmelze vorgesehen. Der Schiebeverschluss 15 besteht im wesentlichen aus zwei gegenseitig verschiebbaren feuerfesten Verschlussplatten 17, einer oberen und einer unteren feuerfesten Hülse 19, 19', einem am Behälterboden befestigten Gehäuse 18 sowie aus einem die eineFig.l shows a partially shown container 10, which is usually a ladle used in steelworks. This container 10 containing the liquid steel melt has an outer wall 12 made of sheet steel and an inner refractory lining 11. A commercially available refractory perforated brick 13 is inserted into its pouring outlet 14 and a sliding closure 15 is provided on it for the regulated pouring of the steel melt. The sliding closure 15 consists essentially of two mutually movable refractory closure plates 17, an upper and a lower refractory sleeve 19, 19', a housing 18 attached to the bottom of the container and a
feuerfeste Verschlussplatte 17 bewegenden Schieber 16, der im Gehäuse 18 geführt ist. Dieser Schiebeverschluss ist an sich bekannt und daher nachfolgend nicht mehr im einzelnen erläutert. Der hin- und herbewegliche Schieber 16 ist an eine im Gehäuse 18 gelagerte Schubstange 21 angekoppelt, welche ihrerseits über ein Umlenkelement 22 an einen als Kolben/Zylinder-Einheit 24 ausgebildeten Antrieb angeschlossen ist. Diese Kolben/Zylinder-Einheit 24 ist dabei an einer Lasche 12' des Behälters abnehmbar aufgehängt.fireproof closure plate 17 moving slide 16, which is guided in the housing 18. This sliding closure is known per se and is therefore not explained in detail below. The reciprocating slide 16 is coupled to a push rod 21 mounted in the housing 18, which in turn is connected via a deflection element 22 to a drive designed as a piston/cylinder unit 24. This piston/cylinder unit 24 is removably suspended from a tab 12' of the container.
Die erfindungsgemässe Antriebseinrichtung 20 setzt sich aus den bereits beschriebenen Bestandteilen der Kolben/Zylinder-Einheit 24, des Umlenkelementes 22 sowie der Schubstange 21 zusammen und verfügt darüber hinaus über ein Führungsorgan 30. Dieses Führungsorgan 30 weist einen Lenkhebel 31 und einen Verbindungshebel 32 auf, wobei der Lenkhebel 31 einerseits an einer Achse 2 &Ggr; am Schubstangenende, andererseits am Verbindungshebel 32 und letzterer mit seinem anderen Ende in einer Lagerung 33 an einem Träger 12" des Behälters 10 drehbar gelagert ist. Der Lenkhebel 31 weist zudem annähernd in seiner Mitte eine Längsnut 3 &Ggr; auf, in der ein am Träger 12" befestigter Zapfen 34 spielfrei geführt ist. In der dargestellten Endposition Pl befindet sich der Zapfen 34 im oberen Endbereich der Längsnut 3&Ggr;. Dadurch ist dieser Lenkhebel 31 zusätzlich geführt und es wird eine höhere Stabilität desselben erzielt. Das abgewinkelte Umlenkelement 22 ist einerseits spielfrei mit der Schubstange 24' der Kolben/Zylinder-Einheit 24 drehverbunden und andererseits weist es eine Längsnut 22' auf, in die die Achse 2 &Ggr; am Schubstangenende spielfrei eingreift. Das Umlenkelement 22 ist ansonsten auch am Zapfen 34 des Trägers 12" drehbar gelagert.The drive device 20 according to the invention is made up of the already described components of the piston/cylinder unit 24, the deflection element 22 and the push rod 21 and also has a guide member 30. This guide member 30 has a steering lever 31 and a connecting lever 32, whereby the steering lever 31 is rotatably mounted on the one hand on an axis 2Γ at the push rod end, on the other hand on the connecting lever 32 and the latter with its other end in a bearing 33 on a carrier 12" of the container 10. The steering lever 31 also has a longitudinal groove 3Γ approximately in its center, in which a pin 34 attached to the carrier 12" is guided without play. In the end position Pl shown, the pin 34 is located in the upper end region of the longitudinal groove 3Γ. As a result, this steering lever 31 is additionally guided and greater stability is achieved. The angled deflection element 22 is on the one hand connected to the push rod 24' of the piston/cylinder unit 24 without play and on the other hand it has a longitudinal groove 22' into which the axis 2 Γ at the push rod end engages without play. The deflection element 22 is otherwise also rotatably mounted on the pin 34 of the carrier 12".
Gemäss Fig.2 sind beidseitig zur Schubstange 21 in paralleler Anordnung jeweils ein Lenk- 31, ein Verbindungshebel 32 und ein Umlenkelement 22 vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Kräftemomente von der Achse 33 auf die Achse 2 &Ggr; entstehen, die sich bei der Verwendung jeweils nur eines Hebels ergeben würden. Grundsätzlich wäre jedoch eine Lösung mit jeweils nur einem Hebel auch denkbar. Wie in Fig.2 ersichtlich ist, sind die Lenkhebel 31 und die Umlenkelemente 22 mit der Achse 21' der Schubstange 21 drehverbunden. Auf der anderen Seite sind die Umlenkelemente 22 an der Achse 34 des Trägers 12" gehalten, während die Lenkhebel 31 an den Verbindungshebeln 32 und diese wiederum an der Lagerung 33 im Träger 12' drehbar gehalten sind.According to Fig.2, a steering lever 31, a connecting lever 32 and a deflection element 22 are provided on both sides of the push rod 21 in a parallel arrangement. This has the advantage that no additional moments of force arise from the axis 33 on the axis 2Γ, which would arise if only one lever were used. In principle, however, a solution with only one lever would also be conceivable. As can be seen in Fig.2, the steering levers 31 and the deflection elements 22 are connected in a rotational manner to the axis 21' of the push rod 21. On the other hand, the deflection elements 22 are held on the axis 34 of the carrier 12", while the steering levers 31 are held in a rotational manner on the connecting levers 32 and these in turn are held in a rotational manner on the bearing 33 in the carrier 12'.
Mit dieser Antriebseinrichtung 20 ergibt sich der bereits erwähnte grosse Vorteil, als die Schubstange 21 des Schiebeverschlusses 15 in idealer Weise an seinem Ende vermittels dem Führungsorgan 30 über seinen gesamten Hub gehalten und getragen ist. Das Verhältnis des Lenk- zum Verbindungshebel 32 ist dabei so gewählt, dass der Lenkhebel 31 sich über den gesamten Verschiebe weg bei der Lagerung mit der Achse 21' annähernd geradlinig bewegt. Dieses Verhältnis kann empirisch sehr einfach ermittel werden und hängt natürlich von denThis drive device 20 provides the already mentioned great advantage, as the push rod 21 of the sliding lock 15 is ideally held and supported at its end by means of the guide member 30 over its entire stroke. The ratio of the steering lever to the connecting lever 32 is selected so that the steering lever 31 moves almost in a straight line over the entire displacement path when mounted with the axle 21'. This ratio can be determined empirically very easily and of course depends on the
vorgegebenen Dimensionen ab. Beim vorliegenden Beispiel beträgt dieses Verhältnis 5 : 1 und der Lenkhebel bewegt sich um einen maximalen Winkel von 30°. Dieses Führungsorgan 30 kann sehr platzsparend und sogar in eine bestehende Umlenkung integriert werden. Wenn nun die Kolben/Zylinder-Einheit 24 von der dargestellten Endposition Pl in die gegenüberliegende Endstellung P3 bewegt wird, so werden der Lenkhebel 31 und das Umlenkelement 22 von der Position Pl bis zu P3 bewegt. Zwischen der Achse 2 &Ggr; und dem Umlenkelement 22 ergibt sich eine Relativbewegung, welche durch die im Umlenkelement ausgebildete Längsnut 22' kompensiert wird. Die von diesem Umlenkelement 22 auf die Schubstange 21 wirkenden Querkräfte werden während dem Verschieben wie erwähnt von dem Führungsorgan 30 grösstenteils aufgenommen und die Lagerung der Schubstange im Gehäuse 18 ist damit erheblich entlastet. Im übrigen verdreht sich der Antrieb im Betrieb zusätzlich um einen kleinen Winkel aufgrund der Kreisbewegung des Umlenkelementes 22. Der Bewegungsverlaufspecified dimensions. In the present example, this ratio is 5:1 and the steering lever moves by a maximum angle of 30°. This guide element 30 can be very space-saving and can even be integrated into an existing deflection. If the piston/cylinder unit 24 is now moved from the end position Pl shown to the opposite end position P3, the steering lever 31 and the deflection element 22 are moved from the position Pl to P3. A relative movement occurs between the axis 2Γ and the deflection element 22, which is compensated by the longitudinal groove 22' formed in the deflection element. The transverse forces acting on the push rod 21 from this deflection element 22 are, as mentioned, largely absorbed by the guide element 30 during the displacement and the bearing of the push rod in the housing 18 is thus considerably relieved. In addition, the drive also rotates by a small angle during operation due to the circular movement of the deflection element 22. The movement
-, ausgehend von der Kolben/Zylinder-Einheit 24 bis zur Schubstange 21 ist auf eine Ebene *~ (Bildebene) beschränkt.-, starting from the piston/cylinder unit 24 to the push rod 21 is limited to one plane *~ (image plane).
Bei der Antriebseinrichtung 50 nach Fig.3 ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig.l nur gerade ein unterschiedliches Führungsorgan 40 sowie ein abweichendes Umlenkelement 50 vorgesehen. Ansonsten ist derselbe Behälter 10, der gleiche Antrieb sowie derselbe Schiebeverschluss 15 gezeigt. Der als Kolben/Zylinder-Einheit 24 ausgebildete Antrieb überträgt eine Bewegung auf ein Umlenkelement 51, das aus einem an einem Träger 52 des Behälters 10 drehbar gelagerten Winkelhebel 53 und einem Pleuel 54 besteht. Der Winkelhebel 53 ist dabei zum einen an der Schubstange 24' und zum anderen an dem Pleuel 54 angelenkt, während letzterer wiederum an der Achse 2&Ggr; der Schubstange 21, die mit dem Schieber 16 des Schiebeverschlusses 15 gekoppelt ist, drehbar gelagert ist. Im Gegensatz zum Führungsorgan nach der Fig.l weist das Führungsorgan 40 eine an dem Träger 52 lösbar befestigte ; Führungsschiene 41 mit einer Längsnut 42 auf, in der die am Ende der Schubstange 21 angeordnete quere Achse 2 &Ggr; geführt ist. Die von der Kolben/Zylinder-Einheit 24 bis zu einigen Tonnen erzeugten Kräfte können wiederum erhebliche Querkräfte auf die Schubstange 21 übertragen. Diese Kräfte werden mittels dieser sehr einfachen Konstruktion des Führungsorganes 40 größtenteils aufgenommen. Es sind wiederum die Endpositionen Pl sowie P3 (strichpunktiert) gezeigt. Die Längsnut 42 entspricht in ihrer Länge ungefähr dem gesamten Hub und zudem verläuft sie parallel zur Verschieberichtung der Schubstange 21 respektive des Schiebers 16. Vorteilhaft ist wiederum, wenn beidseitig zur Schubstange 21 je eine Führungsschiene 41 vorgesehen ist, in der jeweils die Achse 2&Ggr; geführt ist. Das Pleuel 54 sowie der Winkelhebel 53 sind dabei zwischen den Führungsschienen 54 angeordnet.In the drive device 50 according to Fig.3, only a different guide member 40 and a different deflection element 50 are provided compared to the embodiment according to Fig.1. Otherwise, the same container 10, the same drive and the same sliding closure 15 are shown. The drive, designed as a piston/cylinder unit 24, transmits a movement to a deflection element 51, which consists of an angle lever 53 rotatably mounted on a support 52 of the container 10 and a connecting rod 54. The angle lever 53 is hinged on the one hand to the push rod 24' and on the other hand to the connecting rod 54, while the latter in turn is rotatably mounted on the axis 2Γ of the push rod 21, which is coupled to the slide 16 of the sliding closure 15. In contrast to the guide element according to Fig. 1, the guide element 40 has a guide rail 41 detachably attached to the carrier 52 with a longitudinal groove 42 in which the transverse axis 2Γ arranged at the end of the push rod 21 is guided. The forces generated by the piston/cylinder unit 24 of up to several tons can in turn transfer considerable transverse forces to the push rod 21. These forces are largely absorbed by this very simple construction of the guide element 40. The end positions P1 and P3 are again shown (dash-dotted). The length of the longitudinal groove 42 corresponds approximately to the entire stroke and also runs parallel to the direction of displacement of the push rod 21 or the slide 16. It is again advantageous if a guide rail 41 is provided on both sides of the push rod 21, in each of which the axis 2Γ is guided. The connecting rod 54 and the angle lever 53 are arranged between the guide rails 54.
Die erfindensche Idee dieser Antriebseinrichtung für Umlenkungen von Verschiebebewegungen auf einen Schiebeverschluss Hesse sich selbstverständlich noch in anderen, nicht gezeigten Versionen darstellen.The inventive idea of this drive device for deflecting sliding movements on a sliding lock could of course be presented in other, not shown versions.
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